PCB設計中常見的DFM問題

作為一個PCB設計師，您需要考慮電氣、結構以及功能的方方面面。除此之外，還得確保PCB在指定的時間內，以最低的成本且保質保量地生產出來。為了滿足以上需求，必須考慮DFM(Designfor Manufacture)的因素，這也是PCB設計中的一個重要部分，如果設計不合理會導致頻繁的問題。

現在讓我們看一下最常見的DFM問題以及如何避免。

1.符合IPC標準的封裝尺寸

PCB上與器件接觸的焊盤是非常重要的，它決定了器件是否可以被可靠的焊接。如果封裝的設計滿足IPC的標準，就可以確保在生產過程中，元器件準確無誤地進行焊接。

2.器件焊盤的均勻連接

對于0402，0201或者更小尺寸的SMD器件，焊盤的均勻連接非常重要。這樣可以防止墓碑效應：即元件在回流焊時部分或完全脫離板材，直接造成組裝板的失效。為了保證焊接的可靠性，保持BGA焊盤的均勻連接也非常重要。

左圖為錯誤的連接方式，右圖正確。

3. 導通孔在墊(Vias in SMD Pad)

翻譯有點別扭，簡單說就是在焊盤上打過孔。PCB設計中的共識是應不惜一切代價盡可能避免Vias in Pad。當焊接時，過孔會導致焊點的虛焊并最終損壞電路。然而在某些特定的場合，Vias in pad還是有用武之地，比如在解決散熱問題時非常有幫助。

4. 銅箔的均勻分布

在單獨的板層上創(chuàng)建銅箔影像取決于很多因素。如果銅箔在某一區(qū)域被移除，很難保證單一導線的穩(wěn)定性。因此，建議盡可能將銅箔均勻分布。

5. 元件的選擇與擺放

很多設計師會盡可能減少直插器件(THT)的使用，或者將直插器件放在板子的同一面。然而，直插器件經常不可避免。在組合的情況下，如果將直插器件放在頂層，貼片器件放在底層，那么所有的元件應盡可能靠近。在某些情況下，這將影響單面的波峰焊。這時，就要使用更昂貴的焊接工藝，比如選擇性焊接。

6. 層或者過孔偏移

生成PCB制造數據是生產環(huán)節(jié)中最后一個沒有誤差的步驟。PCB的生產有誤差，會影響銅箔層的影像以及過孔的鉆孔。板廠會多層一起鉆孔，而不是一層一層鉆。

想象一下，層和過孔是會存在偏移的，這樣鉆孔也會產生誤差。因此，最小孔環(huán)的設定(MinimumAnnual Ring)以及淚滴(Teardrop)可以提高PCB的良率。這也間接降低了生產的整體成本。

可以使用AD的設計規(guī)則來定義孔環(huán)的寬度或淚滴的樣式、尺寸。

7. 未連接的過孔、焊盤

通過移除沒有連接(沒有使用)的過孔和焊盤(內層的過孔、焊盤或者直插器件的焊盤)可以幫助PCB廠商保護他們的鉆頭，使之使用更久。但是，很多PCB設計者不喜歡這樣。從電氣的角度看，移除未使用的過孔/焊盤不會影響最終的產品，但很有可能會削弱產品的物理結構。如果設計師不想移除不用的焊盤，務必在設計規(guī)范中提出。

8. 阻焊(Solder Mask)

很多設計師喜歡用經驗值50um來定義焊盤的尺寸，并同時定義焊盤到導線的最小間距為50um。但是，如果您希望兩個焊盤之間存在阻焊橋的話，最小的尺寸應該是75um。應該在創(chuàng)建元件庫或將器件放置到PCB時考慮這些因素，否則就會因為間距太小導致阻焊無法正確覆蓋焊盤之間的區(qū)域。

9. 生成制造數據前進行層的清理

擺放過孔可能導致某些區(qū)域被截斷。然而通過微調就可以避免這些這一狀況，如下圖所示：

另外需要注意的是銳角的導線對PCB制造來說是非常有問題的，設計師在應設計后期清理這些導線：

可以在AD中通過規(guī)則限制銳角：

10. SMD焊盤的直連

從電氣角度而言，將SMD元件的相鄰焊盤直接連接（或在器件下方連線）并沒有什么問題：

但這會導致后期的測試問題，比如在進行AOI（自動光學檢測）檢測時，由于焊盤上的焊點，相機將可能無法檢測到兩焊盤是否正確相連。

微小的調整就可以改變這一情況，讓每個流程更順暢，不是更好嗎？